1 óra Levegőkémia, légkörkémiai folyamatok modellezése



Hasonló dokumentumok
Környezetvédelem (KM002_1)

Környezetvédelem (KM002_1)

ÓZON A TROPOSZFÉRÁBAN

MÉRNÖKI METEOROLÓGIA

Elnyelési tartományok. Ionoszféra, mezoszféra elnyeli

KÖRNYEZETGAZDÁLKODÁS LEVEGŐSZENNYEZÉS, A SZTRATOSZFÉRIKUS ÓZONRÉTEG ELVÉKONYODÁSA, GLOBÁLIS KLÍMAVÁLTOZÁS

Légszennyezés. Légkör kialakulása. Őslégkör. Csekély gravitáció. Gázok elszöktek Föld légkör nélkül maradt

Légszennyező anyagok terjedése a szabad légtérben

TERMÉSZETTUDOMÁNY JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

Az ózonréteg sérülése

Papp Sándor. BIOGEOKÉMIA körfolyamatok a természetben


KÖRNYEZETVÉDELEM. (Tantárgy kód: FCNBKOV)


Elektrokémia. A nemesfém elemek és egymással képzett vegyületeik


Termikus hulladékkezelési eljárások és környezeti teljesítményük. Bocskay Balázs alternatív energia menedzser





I. rész Mi az energia?










Aeroszol részecskék nagytávolságú transzportjának vizsgálata modellszámítások alapján

Az elektromos autó elterjedésének várható hatása Budapest környezeti állapotára

Környezettechnológia. Dr. Kardos Levente adjunktus Budapesti Corvinus Egyetem Talajtan és Vízgazdálkodás Tanszék

Légköri áramlások, meteorológiai alapok

A tételsor a 12/2013. (III. 28.) NGM rendeletben foglalt szakképesítés szakmai és vizsgakövetelménye alapján készült. 2/43

A mőholdadatok felhasználási lehetıségei. a hazai levegıkémiai kutatásokban

Időjárási ismeretek 9. osztály


Éghajlat, klíma az éghajlati rendszer által véges időszak alatt felvett állapotainak statisztikai sokasága légkör besugárzás

Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék. Emisszió mérés berendezései













Az ökológia alapjai - Növényökológia








Instacioner kazán füstgázemisszió mérése












Ö É ú ú Ú Ú Ö ú É ű Ó Ú ú ú ú Ó Ú ű Ó ú ú ú ű Ú


Tárgyszavak: Diclofenac; gyógyszermineralizáció; szennyvíz; fotobomlás; oxidatív gyökök.

ű ű Ú Ú ű Ö Ö Ó ű ű Ú É Ö

ü ü ü ü ü ü ű ü ü ü ü ü ü ü ü ü ü ű ű Ü ü ü ü ü

A levegő Szerkesztette: Vizkievicz András



3. változat. 2. Melyik megállapítás helyes: Az egyik gáz másikhoz viszonyított sűrűsége nem más,




kémiai vegyület energiatartalma égési reakció során felszabadul



2. Légköri aeroszol. 2. Légköri aeroszol 3

9. Előadás: Földgáztermelés, felhasználás fizikája.

ö Ö ö ö ö ö Ő ú ö Ö ö ú ő ö ö ö ő ö Ü ö ö ő ö ö ö ő ú Ö ö ö ö ö ö ö ű ö ú ö ö ő ő ö ö ő ö ö ő ö ö Ö ő ű ő ö Ö ö









Kompromisszum. Levegőtisztaság-védelem. Lehetséges tisztítási módszerek. Légszennyezettség csökkentésére ismert alternatív lehetőségek

Átírás:

1 óra Levegőkémia, légkörkémiai folyamatok modellezése

I.rész A légkör szerkezete

TROPOSZFÉRA: A légkör függőleges tagozódása HOMOSZFÉRA A légkör alsó, sűrű, felszíntől átlagosan 12 km magasságig terjedő része. A felhőképződés, csapadékjelenségek itt zajlanak. Felső határa a tropopauza. A légmozgások iránya vízszintes vagy függőleges. A légkör tömegének 4/5-ét foglalja magában. SZTRATOSZFÉRA: A tropopauzátol 35 km magasságig terjedő része a légkörnek. Hőmérséklete emelkedik, felhőképződés kivételes esetekben zajlik. Vízgőztartalma rendkívül alacsony. A vízszintes irányú mozgások erősek, a szélsebesség eléri a 360 km/h értéket is. MEZOSZFÉRA: A homoszféra legfelső része, amelyben a hőmérséklet a növekvő magassággal általában csökkenő irányú. Ennek a rétegnek a magassága kb. 85 km, itt az úgynevezett mezopauzában a hőmérséklet minimumára 80 C-ra csökken.

HETEROSZFÉRA TERMOSZFÉRA: A légkör 82 km-től 500 km-ig terjedő része. Az anyagi összetétel lassan változik, az oxigén és a nitrogén nagy mennyiségben van jelen, de már csak magányos molekulák formájában. Hőmérséklete emelkedik, 100 km-en +70 Celsius-fok. Több ionizált réteget tartalmaz, melyek a rádiózásban rendkívül fontosak. EXOSZFÉRA: A felső légkör 500 km feletti részének neve, mely rendkívül ritka, de ennek ellenére tartalmaz atomos oxigént és nitrogént. Hőmérséklete azonos a termoszféra hőmérsékletével. Három alcsoportra osztható: a, Helioszféra, b, Protonoszféra, c, Magnetoszféra.

II. rész A légkör kinetikája

Anyagfajták Koncentráció (ppb) Nitrogén Oxigén Argon Szén-dioxid Ózon Szén-monoxid Kén-dioxid Nitrogén-dioxid Nitrogén-monoxid Tiszta levegő 7,81 10 8 2,09 10 8 9,34 10 6 3,32 10 5 20-80 120 1,0-10 0,1-0,5 0,01-0,05 Szennyezett levegő 7,81 10 8 2,09 10 8 9,34 10 6 3,32 10 5 100-500 10 3-10 4 20-200 50-250 50-750 1.1. táblázat A legfontosabb levegőt alkotó gázok és a légszennyezők átlagos koncentrációja a troposzférában.

A sztratoszféra kémiája Az ózont az oxigén kb. 242 nm-nél rövidebb hullámhosszú fény hatására bekövetkező fotodisszociációja és az azt követő, molekuláris oxigénnel lejátszódó trimolekulás kombinációs reakciója termeli: O 2 + hv 2 O O + O 2 + M O 3 + M Az ózonkoncentráció nagyságát két további reakció is behatárolja: O 3 + hv O + O 2 O + O 3 2O 2 CHAPMAN mechanizmus

A sztratoszféra jelentős ózonkoncentrációját más anyagok viszonylag kicsi, nyomnyi mennyiségei is megzavarhatják az alábbi típusú katalitikus körfolyamatokon keresztül: X + O 3 XO + O 2 XO + O X + O 2 nettó reakció: O + O 3 2O 2, X: atom vagy szabad gyök X: NO, Cl XO: NO 2, ClO

CFC (1989-es Montreáli Egyezmény) CF 2 Cl 2 + hv CF 2 Cl + Cl Cl + O 3 ClO + O 2 ClO + O Cl + O 2 Ez a körfolyamat sokszor megismétlődhet, amíg a klóratomok vagy a ClOgyökök elreagálnak egy másik anyaggal, és ún. tárolómolekulát adnak: Cl + CH 4 HCl + CH 3 ClO + NO 2 + M ClONO 2 + M

A troposzféra kémiája RH R. 2HO. H 2 O O( 1 D) NO hν O( 3 P) O 1 2 O 2 -NO M 3 O 2 hν 2 NO + NO + O 2 2NO 2 RO 2. NO O 3 O 2 hν 1 hν NMVOC + NO X O 3 + PAN + HNO 3 +... O 2 RO. NO 2 O 2

NO 2 + hv NO + O ( λ < 430 nm ), O + O 2 +M O 3 + M, O 3 + NO NO 2 + O 2 [O 3 ] [NO 2 ]/[NO] pl. városban nagy az NO koncentráció, mivel az emisszió túlnyomó része NO formájában emittálódik jelentős ózonfelhalmozódás csak nagy [NO 2 ]/[NO] hányados mellett alakulhat ki Az antropogén eredetű NOx túlnyomó része NO formában kerül a légkörbe. Ezért nagy [NO2]/[NO] hányados kialakulásához létezniük kell a troposzférában olyan oxidáló anyagfajtáknak, amelyek gyors reakcióban képesek a nitrogén-monoxidot nitrogén-dioxiddá oxidálni.

Ezt a szerepet a peroxi-gyökök (HO 2 és RO 2 ) töltik be, ahol R tetszőleges szerves csoportot jelöl. A peroxi-gyökök a troposzférában az illékony szerves vegyületek és a szén-monoxid oxidációs folyamatában képződnek. Ezen reakciókban az OH-gyökök fontos szerepet játszanak. O + H 2 O 2 OH OH + RH H 2 O + R R + O 2 RO 2 RO 2 + NO NO 2 + RO OH + CO CO 2 + H H + O 2 HO 2 HO 2 + NO NO 2 + OH Mindkét esetben az OH gyök indítja a reakciósort, amelyben peroxi-gyök képződik, amely képes az NO-t NO 2 -vé oxidálni

O 3 +O 2 O NO 2 +hν +HO 2 +RO 2 NO

a.) ROC: RP: SGN: SNGN: Generic Reaction Set (GRS) ROC + hv RP+ROC (1) RP + NO NO 2 (2) NO 2 + hv NO + O 3 (3) NO + O 3 NO 2 (4) RP + RP RP (5) RP + NO 2 SGN (6) RP + NO 2 SNGN (7) Reaktív szerves anyagok Gyökök Stable Gaseous Nitrogen Products Stable Non-gaseous Nitrogen Products

b.) CBM-Leeds 23 anyagfajta / 59 reakció c.) Master Chemical Mechanism (MCM) 128 anyagfajta / 405 reakció

III. rész Levegőminőség

a.) Légszennyezők Kén-dioxid: A légkörbe a nagy kéntartalmú szenek elégetése, kénsav gyártása, a kénsavas fémmaratás, a papírgyártás során kerül. Kisebb mennyiségben az olajtüzelésből származik. Nitrogén-oxidok: Különböző nitrogén-oxidok keletkeznek villámlás, tüzelés, ammónia elégetése, salétromsavas oldás, salétromsavgyártás, műtrágyagyártás során. Tüzelés során a NO keletkezhet a tüzelőanyag nitrogéntartalmából, a levegő nitrogén- és oxigéntartalmából (termikus NO) és a szénhidrogének katalizáló hatására a lángban (promt NO). Szén-monoxid: Nem tökéletes égés során keletkezik (erőművek, kohók, gépjárművek). Ammónia: Keletkezik rothadáskor, nitrogénműtrágyák előállításakor és felhasználásakor. Fluorvegyületek: Alumíniumkohászat, üveggyártás, zománcozás, szuperfoszfátgyártás során jutnak a légtérbe.

Szénhidrogének: NMCH és metán (!!!). Természetes és antropogén kibocsátás. Szén-dioxid: Természetes (pl.: légzés) és antropogén (égések) kibocsátás. Ózon: másodlagos légszennyező, AOT40, AOT60 (integrált ózonmennyiség)

b.) Elsődleges légszennyezők: pl.: NO x, SO 2, CO Másodlagos légszennyezők: pl.: ózon c.) Emisszió: kibocsátás Transzmisszió: a légkörbe került anyag fizikai és kémiai folyamatokban vesz részt. -kémiai reakciók -anyagtranszport (turbulens diffúzió, szélmező) -ülepedés (száraz, nedves) Immisszió: a környezeti levegőben kialakult szennyezőanyagkoncentráció

d.) A légszennyezés hatásai: Lokális hatás: Regionális hatás pl.: hőerőmű környezetében kialakuló környezetkárosító hatás pl.. fotokémiai szmog Kontinentális hatás: savas esők Globális hatás: globális felmelegedés ózonréteg elvékonyodása klímaváltozás

d.) Légköri emisszió Természetes: vulkanikus erdőtüzek tengeri emisszió eróziós folyamatok biogén kibocsátás Antropogén: energia előállítás ipari folyamatok közlekedés domestic (házi) tüzelés Források típusa: pontforrás; vonalforrás (pl.: műút); területi forrás

IV. rész Légkörkémiai folyamatok modellezése

A légszennyezés mértéke függ Kibocsátási körülmények: mennyiség, koncentráció, magasság, hőmérséklet, páratartalom. Levegőkémiai viselkedés: légköri élettartam, reakcióképesség, másodlagos folyamatok. Meteorológiai viszonyok: -diszperzió (szél, a légkör stabilitása, keveredési réteg vastagsága). -transzport: turbulens diffúzió, molekuláris diffúzió, ülepedés. Behatolás a receptorba (-ra): passzív, aktív.